Gas phase electrocatalytic conversion of CO2 to syn-fuels on 2 Cu based catalysts-electrodes

Autor: Gutiérrez-Guerra, N., Moreno López, L., Serrano Ruiz, Juan Carlos, Valverde, Jose Luis, Lucas Consuegra, Antonio de
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: RUIdeRA. Repositorio Institucional de la UCLM
instname
Popis: A novel electrocatalytic system based on a low temperature proton exchange membrane (Sterion) was developed for the gas phase electrocatalytic conversion of CO2. This configuration allows the introduction of renewable energy in the chemical production chain via fuels production from direct CO2 electroreduction at atmospheric pressure and low temperatures (below 90 ◦C). For that purpose, three different Membrane Electrode Assemblies (MEAs) based on three different Cu based cathodic-catalysts were prepared and characterized: Cu-G/Sterion/IrO2, Cu-AC/Sterion/IrO2 and Cu-CNF/Sterion/IrO2; graphite (G), activated carbon (AC) and carbon nanofibers (CNF). Thus, H2O was fed and electrolyzed on the IrO2 anode of the cell, thereby supplying H+ across the membrane to react with CO2 in the cathodic-catalyst and leading to the production of a mixture of syn-fuels (syn-gas, methanol, methane. . .). Remarkably, the nature of the cathodic-catalyst carbon support had a strong influence on the electrocatalytic activity and selectivity of the system. Hence, the Cu-AC-based cathodic-catalyst showed the highest CO2 electrocatalytic activity, due to the highest surface area of the AC support and the larger metal dispersion of the Cu particles leading to acetaldehyde and methanol as the main reaction products. Besides the lower conductivity of the AC support, the lowest energy consumption values for CO2 conversion and methanol and acetaldehyde production was also achieved with the MEA based on Cu-AC cathodic catalyst due to its higher electrocatalytic activity.
Se desarrolló un nuevo sistema electrocatalítico basado en una membrana de intercambio de protones a baja temperatura (Sterion) para la conversión electrocatalítica de CO 2 en fase gaseosa . Esta configuración permite la introducción de energías renovables en la cadena productiva química a través de la producción de combustibles a partir de la electrorreducción directa de CO 2 a presión atmosférica ya bajas temperaturas (inferiores a 90 °C). Para ello, se prepararon y caracterizaron tres conjuntos de electrodos de membrana (MEA) basados ​​en tres catalizadores catódicos basados ​​en Cu: Cu-G/Sterion/IrO 2 , Cu-AC/Sterion/IrO 2 y Cu-CNF/Sterion/ IrO2 ; _ grafito (G), carbón activado (AC) y nanofibras de carbono (CNF). Por lo tanto, H 2El O se alimentó y se electrolizó en el ánodo IrO 2 de la celda, lo que suministró H + a través de la membrana para reaccionar con el CO 2 en el catalizador catódico y conducir a la producción de una mezcla de combustibles sintéticos (gas sintético, metanol, metano…). Sorprendentemente, la naturaleza del soporte de carbono del catalizador catódico tuvo una fuerte influencia en la actividad electrocatalítica y la selectividad del sistema. Por lo tanto, el catalizador catódico basado en Cu-AC mostró la actividad electrocatalítica de CO 2 más alta , debido al área de superficie más alta del soporte de AC y la mayor dispersión de metal de las partículas de Cu que conducen a acetaldehído y metanol como los principales productos de reacción. Además de la menor conductividad del soporte de CA, los valores más bajos de consumo de energía para CO2 y la producción de metanol y acetaldehído también se logró con el MEA basado en catalizador catódico Cu-AC debido a su mayor actividad electrocatalítica. Gráficamente abstracto
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: